package com.kk.datastructure.sort;

import java.util.Arrays;
import java.util.Date;


/**
 * title: 基数排序
 * @author 阿K
 * 2020年12月17日 上午12:02:16 
 */
public class RadixSort {

	public static void main(String[] args) {

//		int arr[] = { 53, 3, 542, 748, 14, 214 };
//		radixSort2(arr);
//		System.out.println("基数排序后 " + Arrays.toString(arr));

		// 80000000 * 11 * 4 / 1024 / 1024 / 1024 =3.3G
		int[] arr = new int[80000000];
		for (int i = 0; i < 80000000; i++) {
			arr[i] = (int) (Math.random() * 80000000); // 生成一个[0, 8000000) 数
		}

		 new RadixSort(arr);
		// new MergeSort(arr);
		// new QuickSort(arr);
	}

	public RadixSort(int arr[]) {
		long time = new Date().getTime();
		radixSort2(arr);
		long time2 = new Date().getTime();
		System.out.println("基数排序 排" + (arr.length) + "个数据，使用" + (time2 - time) + "毫秒");
	}

	// 基数排序 Api
	public static void radixSort2(int[] arr) {
		// 根据前面的推导过程，我们可以得到最终的基数排序代码

		// 得到数组中最大的数，的位数
		int max = arr[0];// 假定第一个为最大
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			if (arr[i] > max) {
				max = arr[i];
			}
		}
		// 得到最大数的位数
		int maxLength = (max + "").length();

		// 定义一个二维数组表示 10 个桶（0-9），每个桶是一个一维数组
		// 须知：
		// 1、二维数组中包含 10 个一维数组
		// 2、为防止放入数值的时候数据溢出，则每个一维数组(桶) 的大小定义为 arr.length(要排序的数量)
		// 3、故 基数排序为典型的空间换时间 算法
		int[][] bucket = new int[10][arr.length];

		// 为了记录每个桶中，实际存放数据的个数、我们定义了一个二维数组用来记录每个桶中每次存放数据的个数
		// 第几个桶 bucketElementCounts[0] --- 第一个
		int[] bucketElementCounts = new int[10];

		// 这里使用循环（代替未知轮数）将代码处理
		for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
			// 针对每个元素对应的位数进行处理，第一次是个位，第二次是十位，第三次数百位.....
			for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
				// 取出每个元素个位数的值
				int digitOfElement = arr[j] / n % 10;
				// 放入到对应的桶中
				bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
				bucketElementCounts[digitOfElement]++;
			}

			// 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
			int index = 0;
			// 遍历每一个桶，并将桶中数组，放入到原来数组
			for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
				// 若桶中有数据，则放入到原来数组
				if (bucketElementCounts[k] != 0) {
					// 循环该桶的第 J 和元素，既 第 j 个一维数组
					for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
						// 取出元素放入
						arr[index++] = bucket[k][l];
					}
				}
				// 第 i+1 轮处理后，需将每个桶 清空 bucketElementCounts[k] = 0
				bucketElementCounts[k] = 0;
			}
		}
	}

	// 基数排序 分轮 Api
	public static void radixSort1(int[] arr) {

		// 定义一个二维数组表示 10 个桶（0-9），每个桶是一个一维数组
		// 须知：
		// 1、二维数组中包含 10 个一维数组
		// 2、为防止放入数值的时候数据溢出，则每个一维数组(桶) 的大小定义为 arr.length(要排序的数量)
		// 3、故 基数排序为典型的空间换时间 算法
		int[][] bucket = new int[10][arr.length];

		// 为了记录每个桶中，实际存放数据的个数、我们定义了一个二维数组用来记录每个桶中每次存放数据的个数
		// 第几个桶 bucketElementCounts[0] --- 第一个
		int[] bucketElementCounts = new int[10];

		// 一、基数排序 第一轮(针对每个数的个位数排序处理)
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			// 取出每个元素个位数的值
			int digitOfElement = arr[i] / 1 % 10;
			// 放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[i];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		// 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
		int index = 0;
		// 遍历每一个桶，并将桶中数组，放入到原来数组
		for (int j = 0; j < bucketElementCounts.length; j++) {
			// 若桶中有数据，则放入到原来数组
			if (bucketElementCounts[j] != 0) {
				// 循环该桶的第 J 和元素，既 第 j 个一维数组
				for (int k = 0; k < bucketElementCounts[j]; k++) {
					// 取出元素放入
					arr[index++] = bucket[j][k];
				}
			}
			// 第一轮处理后，需将每个桶 清空 bucketElementCounts[j] = 0
			bucketElementCounts[j] = 0;
		}
		System.out.println("第1轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));

		// 二、基数排序 第二轮(针对每个数的十位数排序处理)
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			// 取出每个元素个位数的值
			int digitOfElement = arr[i] / 1 / 10 % 10;// 748 / 10 => 74 % 10 => 4
			// 放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[i];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		// 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
		int index2 = 0;
		// 遍历每一个桶，并将桶中数组，放入到原来数组
		for (int j = 0; j < bucketElementCounts.length; j++) {
			// 若桶中有数据，则放入到原来数组
			if (bucketElementCounts[j] != 0) {
				// 循环该桶的第 J 和元素，既 第 j 个一维数组
				for (int k = 0; k < bucketElementCounts[j]; k++) {
					// 取出元素放入
					arr[index2++] = bucket[j][k];
				}
			}
			// 第一轮处理后，需将每个桶 清空 bucketElementCounts[j] = 0
			bucketElementCounts[j] = 0;
		}
		System.out.println("第2轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));

		// 三、基数排序 第三轮(针对每个数的百位数排序处理)
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			// 取出每个元素个位数的值
			int digitOfElement = arr[i] / 1 / 10 / 10 % 10;// 748 / 10 /10 => 7 % 10 => 7
			// 放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[i];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		// 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
		int index3 = 0;
		// 遍历每一个桶，并将桶中数组，放入到原来数组
		for (int j = 0; j < bucketElementCounts.length; j++) {
			// 若桶中有数据，则放入到原来数组
			if (bucketElementCounts[j] != 0) {
				// 循环该桶的第 J 和元素，既 第 j 个一维数组
				for (int k = 0; k < bucketElementCounts[j]; k++) {
					// 取出元素放入
					arr[index3++] = bucket[j][k];
				}
			}
			// 第一轮处理后，需将每个桶 清空 bucketElementCounts[j] = 0
			bucketElementCounts[j] = 0;
		}
		System.out.println("第3轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));

	}

}
